定向切割光面爆破新技术研究与应用

左海峰 刘汉慈

摘 要：当前部分矿井掘进采用盾构机、硬岩掘进机等先进设备施工，但因地质条件复杂、设备维护费用昂贵等缺点，目前80%的硬岩掘进工程仍然采用光面爆破工艺，传统光面爆破存在很多问题，严重影响围岩稳定，甚至会造成冒顶，本文结合矿井实际，重点探讨“聚能管+水沙袋”定向切割光面爆破新技术的应用，期待能为类似条件的矿井提供理论指导。

关键词：“聚能管+水沙袋”；光面爆破；应用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.08.015

0 引言

王楼煤矿炮掘巷道成型差的难题已经影响了矿井的发展，为彻底解决这项技术难题，王楼煤矿与中铁十一局爆破专家进行新技术爆破研究试验，王楼煤矿技术人员与爆破专家一起在三采胶带下山（下）进行了“聚能管+水沙袋”定向切割光面爆破新技术研究与试验，试验结果超预期，试验取得重大成功。光爆眼痕率由原来不足20%提高到80%，新技术的研究与成功应用是煤矿光面爆破技术的一场革命，也是颠覆性爆破技术，该技术将迅速传播并广泛应用于各类爆破巷道，技术市场潜力巨大，效益巨大。

1 “聚能管+水沙袋”定向切割光面爆破新技术

“聚能管+水沙袋”定向切割光面爆破技术适用于各类矿山岩石巷道及岩石隧道工程，另外对于切顶留巷、卸压也均可采用本技术。

（1）周边眼采用聚能管装药、爆破，聚能管材质为非金属材料PVC，聚能管设计有两个聚能槽，聚能槽对准巷道轮廓面，炸药爆炸时形成高温、高压射流，高温、高压射流从聚能槽中喷出应力波，沿巷道轮廓线定向对岩石进行切割，避免了爆炸能量360°释放对巷道围岩的破坏，从而达到光面爆破的效果。（2）采用水沙袋代替传统黏土炮泥或炮塞进行封孔，与黏土炮泥或炮塞相比，水沙袋不仅封孔效果良好，而且填充简单，由于水沙袋中含水，爆破时也可起到水炮泥的作用，降低粉尘浓度，环保效益明显，另外采用水沙袋充填爆破后不增加有毒、有害气体，有利于作业环境的改善。（3）调整掏槽眼布置方式，调整双楔掏槽布置方式，缩小掏槽眼水平角度一掏和二掏的间距，另外一圈辅助眼也水平角度也适当调整。（4）周边眼和辅助眼的间距增大，周边眼间距由原来的350mm增大到700mm，辅助眼间距由原来550mm增大到800mm。

2 “聚能管+水沙袋”定向切割光面爆破新技术的应用

“聚能管+水沙袋”定向切割光面爆破新技术，目前已经在王楼煤矿全面推广，下一步主要在光面爆破、切顶卸压、留巷方面应用。

（1）炮眼数量。目前三采胶带下山（下）全迎头需要打100个炮眼左右，聚能光面爆破仅需施工64个左右，减少幅度达36%。

（2）打眼时间。由于炮眼的减少，打眼时间由原来的3小时可缩短至2小时，时间较原来减少三分之一。

（3）装药爆破。周边眼采用聚能管装药，封孔采用水沙袋代替炮塞，装药时间可由原来的3.5h缩短至1.25小时，装药时间缩短64%。

（4）炸药、雷管消耗。目前爆破方式每米消耗炸药42kg，雷管45发，采用聚能光面爆破后每米消耗炸药32.5kg，雷管24发。

（5）光面爆破。聚能管爆破把炸药注入聚能管中，使炸药爆破时冲击波平均作用在整个周边眼内，爆破后眼痕率可达80%，目前我矿光爆方式眼痕率不足20%。成型好后，每米节省喷浆料约0.9m3，节省成本291元。

（6）封孔。光面爆破试验使用的了厂家提供的水沙袋进行封孔，每个炮眼只用一只，不用炮棍捣实，周边眼和辅助掏槽眼均采用水沙袋进行封孔，操作简单，节省时间，封孔时只需把水沙袋充水后，放入炮孔内300mm即可，封孔效果极佳，深受工人欢迎，而且材料环保，来源广泛，环保效益明显。

（7）起爆。全断面一次起爆，效率更高。光面爆破采用一次全断面起爆，相对传统的分次起爆，减少了爆破次数，光面爆破炮眼布置参数更加合理，减少中间躲炮敲帮问顶的作业时间，提高了操作的安全系数。周边眼采用聚能管爆破切割原理，对巷道围岩扰动小，有利于巷道围岩的稳定，另外爆破后围岩平整，曲面圆顺，有利于接下来的锚网索支护。

3 应用效益

（1）经济效益。1）“聚能管+水沙袋”定向切割光面爆破新技术的应用减少了炸药和雷管的使用量，降低了生产成本。每米节省炸药10kg、雷管21发，炸药单价20元/kg、雷管3元/发，每米节省炸药、雷管成本263元。2）该技术的应用不仅改善了巷道成型，而且还节约了混凝土的使用量，每米可节约混凝土0.9m?，每米节约混凝土262元。3）采用新技术后，迎头减少1名打眼工，每年可以节约人工费11万元，，设备折旧每年可节约50余万元。每米材料可节约成本525元，按照每年开拓1200m岩巷计算，每年可节约124万元.

（2）社会效益。采用该技术后，炮掘巷道每米可节约成本500余元，同时职工劳动强度大大降低，同时提高了掘进综合管理水平，缓解了矿井接续。

（3）安全效益。由于各个环节全部采用机械设备，加上新型爆破技术，彻底解放了职工高强度的体力劳动，保障了职工身体健康，另外人员数量的减少间接的降低了人的安全风险。采取一次全断面起爆，减少了装药爆破次数，降低了爆破风险。

（4）环保效益。由于爆破次数的减少和采用水沙袋充填，爆破产生的有毒有害气体和巨响危害程度大大降低，职工劳动环境大大改善，人文和环保效益明显。聚能管+水沙袋”定向切割光面爆破新技术目前在王楼煤矿全面推广，下一步主要在光面爆破、切顶卸压、留巷方面应用。采用该技术后，炮掘月度进尺超过120m，炮掘巷道每米可节约成本500余元。同时职工劳动强度大大降低，由于爆破次数和药量的减少，产生的有毒、有害相应减少，职工劳动环境大大改善，人文和环保效益明显。

4 结论

综上所述， “聚能管+水沙袋”定向切割光面爆破新技术适用于各类矿山岩石巷道及岩石隧道工程，另外对于切顶留巷、卸压均可采用本技术。该技术是煤矿光面爆破技术的一场革命，是颠覆性爆破技术，大大提高了掘进速度，降低了掘进职工劳动强度，提高了掘进综合管理水平，缓解了矿井接续，该技术必将将迅速传播并广泛应用于各类爆破巷道，技术市场潜力巨大，社会效益明显。

参考文献：

[1]谢文强，常志祥，王修辉.煤矿岩巷掘进聚能水压光面爆破新技术研究与应用[J].能源与环保，2017（08）：85-86.

[2]王军.聚能水压光面爆破技术在崤山隧道施工中的應用研究[J]. 铁道建筑技术，2017（05）：95-96.

作者简介：左海峰（1988-），男，山东邹城人，本科，助理工程师，副科长，研究方向：煤矿开采。